Крошечный робот-трансформер: как игрушечные технологии покоряют Луну

Японский сферический робот-трансформер размером всего 8 сантиметров успешно совершил путешествие по Луне, продемонстрировав автономную навигацию и беспроводную связь с другим посадочным модулем, который затем ретранслировал данные на Землю. Роботизированный ровер, названный SORA-Q (от японских слов «космос» и «сфера»), призван проложить путь для создания более миниатюрных автономных лунных аппаратов.

SORA-Q отправился на Луну в декабре 2023 года в составе миссии «Умный посадочный модуль для исследования Луны» (SLIM) Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA). Проведя несколько недель на орбите, SLIM совершил посадку на лунную поверхность 19 января 2024 года. Почти сразу же он развернул ровер SORA-Q размером с теннисный мяч вместе с еще одним роботом — небольшим прыгающим аппаратом под названием Lunar Excursion Vehicle-1 (LEV-1). (SORA-Q получил обозначение LEV-2.)

Крошечный робот-трансформер SORA-Q был разработан совместными усилиями JAXA, Sony, Университета Дошиша и компании Takara-TOMY. Последняя, будучи производителем игрушек и совладельцем бренда «Трансформеры» (наряду с Hasbro), использовала свой опыт и технологии, наработанные при проектировании игрушечных автоботов и десептиконов, чтобы наделить SORA-Q способностью к трансформации.

SORA-Q менял форму, вытягиваясь из сферы в подобие цилиндра и используя полусферы своего исходного корпуса в качестве колес. Между колесами поднималась камера, а сзади раскрывался хвостовой стабилизатор. После этого SORA-Q мог передвигаться вокруг посадочного модуля SLIM и делать цветные снимки как самого модуля, так и лунного ландшафта в месте посадки. SLIM прилунился неподалеку от кратера Сиоли шириной около 270 метров, расположенного внутри более крупного 98-километрового кратера Кирилл, который, в свою очередь, находится в Море Нектара на видимой стороне Луны.

Экспедиционные лунные аппараты были спроектированы командой под руководством Даичи Хирано из JAXA. Цель заключалась в создании автономного устройства в компактном корпусе — в отличие от крупного ровера, который увеличил бы массу полезной нагрузки и стоимость, а также не смог бы проникнуть в узкие пространства, такие как расщелины.

Однако при создании роверов размером с ладонь, таких как SORA-Q и LEV-1, приходится идти на компромиссы, поскольку вместить в них всё необходимое оборудование невозможно. Поэтому два маленьких робота работали в тандеме, исследуя поверхность и передавая данные на Землю.

Автономность в данном случае подразумевает способность достигать заданных точек, используя снимки с камер для навигации и объезда препятствий, таких как кратеры и впадины, без участия центра управления полетом.

«Хотя возможности отдельного маленького ровера inherently ограничены, результаты подчеркивают потенциал таких платформ... в качестве независимых исследователей, способных получать доступ к средам, недосягаемым для крупного космического аппарата», — написали Хирано и его команда в своей научной работе, описывающей итоги миссии.

Связь с маленькими роботами прекратилась примерно через 100 минут, что на 20–30 минут меньше ожидаемого срока службы SORA-Q. Хирано объясняет это преждевременное завершение миссии либо повреждением какого-то элемента LEV-1 при прыжках, либо разрядкой его батареи — и то, и другое помешало ретрансляции данных на Землю.

Несмотря на короткое время активной работы, миссия SORA-Q и LEV-1 считается безусловным успехом. Впервые в истории освоения Луны два миниатюрных робота, действуя полностью самостоятельно, смогли не только провести съемку посадочного модуля, но и отработать схему ретрансляции сигнала, где один аппарат выступал в роли связного ретранслятора. Это открывает захватывающие перспективы для будущих экспедиций.

Представьте себе сеть из десятков подобных «крошек», развернутую в лавовых трубках или на дне глубоких кратеров, куда никогда не проникает солнечный свет. Они могли бы составить трехмерные карты подповерхностных пустот в поисках водяного льда, действуя как распределенный «рой» разведчиков. Инженеры Takara-TOMY уже намекают, что технологии трансформации, использованные в SORA-Q, могут быть масштабированы для создания более крупных аппаратов, способных менять геометрию в зависимости от ландшафта: сплющиваться для прохода под скальными козырьками или вытягиваться в колесо для быстрого перемещения по равнине.

Сейчас JAXA анализирует цветные снимки, переданные ровером, чтобы лучше понять минералогический состав грунта вокруг кратера Сиоли. А Sony, в свою очередь, изучает, как миниатюрные сенсоры и алгоритмы машинного обучения, опробованные на Луне, можно адаптировать для наземных нужд — от инспекции труднодоступных промышленных объектов до создания по-настоящему умных игрушек нового поколения, которые, возможно, уже скоро появятся на полках магазинов. Так технологии космической гонки снова, как это было с тефлоном или фильтрами для воды, совершают обратный виток, возвращаясь в нашу повседневную жизнь.